[发明专利]一种快速检测铬(Ⅲ)离子的纳米金比色法

说明书

本发明公开了一种快速检测铬(Ⅲ)离子的纳米金比色法。本发明以硼簇化合物作为还原剂和稳定剂制备出AuNPs‑B₁₂H₁₂^2‑溶胶，利用了纳米金溶胶具有高吸光系数的特点，将纳米金溶胶作为显色信号元件，调节pH和电解质的浓度后，即可快速、高效、特异性地检测出Cr³⁺。这种比色分析方法具有制备简单、无需纯化处理、无需进一步修饰、室温下可长时间保存、杂离子干扰度低、检测Cr³⁺的灵敏度高等优点。

技术领域

本发明属于分析化学领域，具体涉及一种以纳米金为信号元件，通过调节纳米金溶液的 pH，以十二氢十二硼酸根([B₁₂H₁₂]^2-)作为特异性识别元件检测水溶液中铬(Ⅲ)离子的化学比色法。

背景技术

铬是地壳含量中分布较广的元素之一，它比在它以前发现的钴、镍、钼、钨都多。铬的常见化合物主要是+3、+6价。六价铬由于强的氧化性和毒性，且有很强的致突变作用，是公认的强致癌物，而三价铬的毒性仅次于六价铬。三价铬对人体的生理功能有很多作用：(1)三价铬是葡萄糖耐量因子的重要组成部分，不仅可以调节糖代谢、维持体内正常的耐量，而且还可以作用于葡萄糖代谢中的磷酸变位酶。淀粉可以在胰岛素和三价铬的共同作用下分解为葡萄糖，完成糖类的代谢。(2)三价铬会影响机体的脂质代谢，降低血液中的胆固醇和甘油三酯。(3)三价铬是核酸类的稳定剂，可以防止细胞内某些基因的突变，从而预防癌症。然而，大量的三价铬或者不同的铬化合物会对人体造成有害或者有致癌作用。另外，三价铬的含量对镀铬层的质量起到至关重要的作用，通过测定和控制三价铬的含量，不仅可以了解镀液的性能、溶液的导电性和阳极的状况等等，还能保证镀铬的正常进行。现在铬已经越来越多地应用到工业生产过程中，例如镀铬、染料和颜料制造、皮革鞣革和木材防腐等。

目前，传统检测铬的方法主要有伏安法、原子吸收光谱法和表面等离子体场增强的共振光散射等(Margui E et al.Appl.Spectrosc.2010(64):547-551；Han Z Q etal.Anal.Chem. 2007(79):5862-5868；Hosseini M S,Belador F.J.Hazard.Mater.2009(165):1062–1067；Chen H et al.Talanta.2010(81):176–179；XiangYetal.Analytica.Chimica.Acta.2007(581):132–136)。然而这些方法都有一些不可避免的缺点，例如需要借助于大型仪器、不能实时检测、在灵敏性和选择性方面有缺陷等。因此，随着铬越来越多地暴露在环境中，一种具有良好选择性的、灵敏的检测三价铬的方法就显得尤为必要。

近几年随着纳米技术的迅猛发展，尤其是在重金属分离富集和检测中的运用，使得方便快捷地检测重金属离子成为了可能。研究表明随着纳米粒子的粒径以及聚集程度的变化，其表面等离子共振(SPR)吸收峰会发生改变，并伴随着显著的肉眼可见的颜色变化，这一变化可以通过紫外吸收的改变而进行定量评价，从而可以用于化学比色传感器识别重金属离子。蒋兴宇课题组利用二巯基琥珀酸修饰纳米金，当出现Cr³⁺时，纳米粒子表面的配合基与金属络合，使得分散的金纳米粒子聚集，溶液颜色发生肉眼可见的变化，检测限可以达到nM级别。这种方法选择性强，灵敏度高，但需要在纳米粒子表面进行修饰，过程复杂，操作困难，难以推广到实际应用中(X.Y.Jiang.Detection ofthe nanomolar level oftotalCr[(III)and(VI)]by functionalized gold nanoparticles and a smartphone withthe assistance of theoretical calculation models.Nanoscale,2015,7,2042–2049.)。所以发展一种更为方便快捷的纳米金检测铬的方法显得尤为必要。